6) Bağ Enerjileriyle Entalpi Hesabı
Verilen tepkime (metnin yazımından hareketle) genellikle şu biçimde kabul edilir:
\text{CH}_4 + 4\, \text{F}_2 \;\longrightarrow\; \text{CF}_4 + 4\, \text{HF}
Bağ enerjileri tabloya göre (kJ/mol cinsinden):
- C–H : 416
- F–F : 158
- C–F : 490
- H–F : 568
Bu tepkimede;
• Kırılan Bağlar
- 4 adet C–H bağı:
4 × 416 = 1664 kJ - 4 adet F–F bağı:
4 × 158 = 632 kJ - Toplam kırılan bağ enerjisi = 1664 + 632 = 2296 kJ
• Oluşan Bağlar
- 4 adet C–F bağı:
4 × 490 = 1960 kJ - 4 adet H–F bağı:
4 × 568 = 2272 kJ - Toplam oluşan bağ enerjisi = 1960 + 2272 = 4232 kJ
• Entalpi Değişimi
\Delta H = \bigl(\text{Kırılan bağlar toplamı}\bigr) \;-\; \bigl(\text{Oluşan bağlar toplamı}\bigr)
\Delta H = 2296 \;-\; 4232 = -1936 \text{ kJ}
Tepkime entalpisi −1936 kJ bulunur (oldukça ekzotermik bir tepkimedir).
7) Hess Yasası Uygulaması
Aşağıdaki ısıl değerler (kcal cinsinden) veriliyor:
- N₂ + 3H₂ → 2NH₃, ΔH = −330 kcal
- H₂ + ½O₂ → H₂O, ΔH = −58 kcal
- N₂ + 2O₂ → 2NO₂, ΔH = +30 kcal
Soru: 4NH₃ + 7O₂ → 4NO₂ + 6H₂O tepkimesinin entalpisi kaç kcal’dır?
Çözüm Adımları:
-
İstenen tepkimede (solda) 4NH₃ var. Halbuki (1) numaralı denklemde 2NH₃ ürün olarak yer alıyor. O halde (1) numaralı denklemi ters çevirip (2NH₃’yi) reaktant yapmak isteriz. Ters çevirdiğimizde entalpi işareti de değişir.
(1’) 2NH₃ → N₂ + 3H₂, ΔH = +330 kcal
Bunu 2 ile çarparsak: 4NH₃ → 2N₂ + 6H₂, ΔH = +660 kcal -
4 NO₂ elde etmek için (3) numaralı denklemi 2 ile çarparız:
2N₂ + 4O₂ → 4NO₂, ΔH = +60 kcal
-
6 H₂O elde etmek için (2) numaralı denklemi 6 ile çarparız:
6H₂ + 3O₂ → 6H₂O, ΔH = 6 × (−58) = −348 kcal
Şimdi bu üç denklemi toplayalım:
(1’’) 4NH₃ → 2N₂ + 6H₂ (ΔH = +660 kcal)
(2’’) 2N₂ + 4O₂ → 4NO₂ (ΔH = +60 kcal)
(3’’) 6H₂ + 3O₂ → 6H₂O (ΔH = −348 kcal)
Toplam sol taraf: 4NH₃ + (2N₂ + 4O₂) + (6H₂ + 3O₂)
Toplam sağ taraf: (2N₂ + 6H₂) + 4NO₂ + 6H₂O
Bu toplamda 2N₂ + 6H₂ solda ve sağda aynı miktarda geçtiği için sadeleşir. Oksijenler 4O₂ + 3O₂ = 7O₂ olur. Böylece:
4NH_3 + 7O_2 \;\longrightarrow\; 4NO_2 + 6H_2O
Entalpi değişimi:
\Delta H_\text{toplam} = (+660) + (+60) + (-348) = +372 \text{ kcal}
Bu durumda tepkimenin entalpi değişimi +372 kcal (endotermik) olarak bulunur.
8a) Molarite Problemi (Glikoz Çözeltisi)
• 0,2 molar (M) glikoz çözeltisi, 1 litre çözelti içinde 0,2 mol glikoz içerir.
• Soru: 200 mL (yani 0,2 L) 0,2 M glikoz çözeltisinde kaç gram C₆H₁₂O₆ çözünecektir?
-
Mol hesabı:
0,2 L × 0,2 (mol/L) = 0,04 mol glikoz -
Glikozun (C₆H₁₂O₆) mol kütlesi = 180 g/mol
-
Kütle hesabı:
0,04 mol × 180 g/mol = 7,2 g
Cevap: 200 mL, 0,2 M glikoz çözeltisi içinde 7,2 g glikoz vardır.
8b) Molalite Problemi (NaNO₃ Çözeltisi)
• 2000 g (2,0 kg) saf suya 17 g NaNO₃ katısı eklenerek çözelti hazırlanıyor.
• NaNO₃’ün mol kütlesi = 85 g/mol.
-
NaNO₃’ün mol sayısı:
17 g ÷ 85 g/mol = 0,2 mol -
Molalite (m) tanımı: soluté molü / çözücü kg’ı
Molalite = 0,2 mol ÷ 2,0 kg = 0,1 m
Cevap: Bu çözeltinin derişimi 0,1 molal bulunur.
9) Çözünürlük ve Ek Su Hesabı
Tablodaki değerler (X katısının 100 g suda çözünebilme miktarı):
| Sıcaklık (°C) | 10 | 20 | 25 | 45 |
|---|---|---|---|---|
| g X / 100 g su | 5 | 10 | 15 | 20 |
Soru: 20°C’de 250 g saf suya 70 g X katısı ekleniyor. Karışım 45°C’ye ısıtılınca katının tamamen çözünmesi için en az kaç gram ek su gerekir? (Buharlaşma ihmal)
Aşamalar:
-
20°C’de 100 g su içinde en çok 10 g X çözünür. 250 g suda ise 25 g X çözünür. Bu durumda başlangıçta 70 g X’in 25 gramı çözel, geriye 45 g X katısı çözünmeden kalır.
-
Sıcaklık 45°C’ye çıkarıldığında 100 g suda 20 g X çözünebilir. Dolayısıyla 250 g suda teori olarak 50 g X çözünürdü. Ancak elimizde 70 g X var. Mevcut 250 g su 70 g X’i tamamen çözemez, çünkü 250 g suda en fazla 50 g X çözünebilir.
-
45°C’de 70 g X çözünmesi için gereken su miktarını bulalım:
- 100 g suda 20 g X → 1 g X için 5 g su
- 70 g X için 70 × 5 = 350 g su gerekir.
-
Elimizde 250 g su vardı. Gerekli toplam su 350 g olduğundan eklenmesi gereken minimum su miktarı = 350 − 250 = 100 g.
Cevap: 100 g daha su eklenirse, 45°C’de 70 g X tamamen çözünür.
Özet Tablosu
| Soru | Temel İşlem / Formül | Sonuç |
|---|---|---|
| 6) Bağ enerjileriyle entalpi | ΔH = ∑(kırılan) − ∑(oluşan) | −1936 kJ |
| 7) Hess yasası (4NH₃ + 7O₂ …) | Denklemleri ters-çarparak toplama | +372 kcal |
| 8a) 200 mL, 0,2 M glikoz | n = M×V, m = n×MWh (180 g/mol) | 7,2 g glikoz |
| 8b) 17 g NaNO₃ (85 g/mol) + 2000 g su | Molalite (0,2 mol / 2 kg) | 0,1 m |
| 9) 20→45°C, 70 g X, 250 g su | Çözünürlük orantısı, ek su hesabı | 100 g su eklemek gerekir |
Umarım yardımcı olmuştur. Başarılar dilerim!
@Semanur_Demir